EL ALZHEIMER DIAGNOSTICÁNDOLO CON AYUDA DE LA TECNOLOGÍA ESPACIAL

Imagen IRM de un escáner cerebral - crédito: Wikipedia/Fastfission

El software utilizado para procesar las imágenes tomadas por los satélites desde el espacio ayuda a los médicos a establecer un método sencillo para estudiar la enfermedad de Alzheimer entre la población. 

La herramienta AlzTools 3D Slicer utiliza rutinas espaciales para analizar las imágenes de resonancia magnética (IRMs), y ha sido desarrollada por los ingenieros informáticos de la empresa española Elecnor Deimos, basándose en la experiencia acumulada durante los años de desarrollo de software para la misión Envisat de la ESA. 

Imagen de un campo tomada por Envisat - crédito: ESA / IREA (*)

“Cuando trabajas con una imagen por satélite, necesitas rutinas especiales para extraer información de una parte de la imagen, que puede ser un campo o una cosecha”, explica Carlos Fernández de la Peña, de Deimos. “Este píxel en concreto, ¿es un campo o una carretera?”. El equipo de Deimos adquirió una amplia experiencia trabajando para la ESA, desarrollando sofisticadas rutinas de software que permiten analizar las imágenes por satélite, buscando patrones e identificando elementos específicos. “El análisis de las imágenes por satélite se puede comparar con lo que tienen que hacer los médicos para comprender el resultado de los escáneres cerebrales, como las IRMs”, explica Fernández de la Peña.

Escáner cerebral progresivo en 3 planos mostrado por IRM (*)

“Los médicos también tienen que identificar ciertas características en la imagen que pueden ser un indicativo de disfunciones cerebrales”. Para poder adaptar las técnicas utilizadas para el análisis de las imágenes espaciales al estudio de la enfermedad de Alzheimer, Deimos trabajó en colaboración con los especialistas de la Universidad Politécnica de Madrid. Esta nueva herramienta ya está siendo utilizada para la investigación del Alzheimer en la Facultad de Medicina de la Universidad de Castilla la Mancha en Albacete, España.

“Trabajamos muy ligados a la industria española y a Elecnor Deimos en particular a través de ProEspacio, la Asociación Española de Compañías del Sector Espacial, para promover la adaptación de la tecnología espacial en otros sectores industriales”, explica Richard Seddon, de Tecnalia, el agente tecnológico para España del Programa de Transferencia Tecnológica de la ESA. Aunque la tecnología espacial haya sido diseñada para unos fines muy específicos, muchas veces vemos que podría proporcionar soluciones innovadoras e inteligentes a los problemas de otros sectores, como la investigación médica en este caso."Es increíble ver cómo la experiencia y la tecnología desarrollada para el análisis de las imágenes por satélite puede ayudar a los médicos a comprender mejor el Alzheimer”. Los científicos de Deimos utilizan AlzTools para analizar los datos tomados por un escáner cerebral, en vez de un satélite de observación de la Tierra. En lugar de una cosecha o de una carretera, analizan zonas del cerebro como el hipocampo, cuya atrofia está relacionada con el Alzheimer. En ambos casos, señala Fernández de la Peña, “Tienes que encontrar sentido a una tonelada de datos”.

Fuente / Compilación: ESA 01.07.2013 

(*) IREA - Institute for the Electromagnetic Sensing of the Environment - Instituto para la Detección Electromagnética del Medio Ambiente.

 IRM - Imagen de Resonancia Magnética  = MRI Magnetic Resonance Imaging en inglés.

Envisat - Para quienes les llame la atención de que Envisat, el mayor satélite de observación terrestre, quedó inoperante el 08 de abril de 2012; la información utilizada corresponde a  datos que había entregado este satélite antes de ésa fecha. Véase el Comunicado de Prensa de ESA del 09 de mayo de 2012.

PRIMER ENSAYO EN HUMANOS DE CÉLULAS MADRE iPS PARA INTENTAR CURAR LA CEGUERA

Esquema de la generación de células madre pluripotenciales inducidas (iPS) a partir de células adultas (reprogramación). (1)Se aíslan y cultivan las células adultas que se van a utilizar como dianas. (2)Se hace la transferencia de genes exógenos provenientes de células madres a las células diana por medio de vehículos retrovirales. Las células de color rojo indican que son células diana transfectadas que ya expresan los genes exógenos. (3)Se cultivan las células transfectadas con métodos de cultivo de células madre usando células inactivadas como capas alimentadoras (color gris). (4) Un subgrupo pequeño de estas células transfectadas se transforman en células madres pluripotenciales inducidas (iPS) y desde ese momento en adelante producen colonias de células madre. Crédito: Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Wikipedia

Las autoridades del Ministerio de Salud, Trabajo y Bienestar de Japón han dado luz verde a la investigación clínica con células madre pluripotentes inducidas (iPS), que son un tipo de célula madre que se produce de manera artificial -a partir de una célula somática - y que, como las células madre embrionarias, son capaces de generar cualquier tipo celular o tejido. 

¿Cómo se hace? La receta es compleja: En primer lugar, se toma una célula normal, por ejemplo, de la piel de un paciente. A continuación, se le induce la expresión de varios genes que provocan que la célula vuelva a ser lo que inicialmente era: una célula madre. 

Esta “involución” celular tiene una gran ventaja, porque las células madre (al contrario que las ya diferenciadas, como las de la piel) tienen la capacidad de dividirse y diferenciarse en múltiples tipos de células especializadas (son pluripotentes).

Lo que harán los investigadores japoneses es analizar el uso de células iPS en pacientes con degeneración macular asociada a la edad (DMAE), una enfermedad del ojo ocasionada por degeneración, daños o deterioro de la mácula, que es una capa de tejido sensible a la luz que se encuentra en el centro de la retina. 

La mácula en la parte posterior del ojo - número 25 -Crédito: Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Wikipedia

La DMAE está considerada la principal causa de ceguera en el mundo y se estima que en Japón la padecen unas 700.000 personas. El proyecto será llevado a cabo por la oftalmóloga Masayo Takahashidel Centro RIKEN de Kobe. 

Según publica dicho Centro en un comunicado, los investigadores planean crear células iPS autólogas, que son las que proceden del propio organismo del paciente, en este caso de su piel, para “fabricar” células del epitelio pigmentario de la retina, o células EPR, 

Las EPR serán trasplantadas en las retinas de enfermos de DMAE, inicialmente en forma de lámina de células con el fin de evaluar la seguridad de la terapia. 

La investigación se llevará a cabo en estrecha colaboración con el Instituto de Investigación e Innovación Biomédica, ubicado también en Kobe, y los primeros trasplantes podrían realizarse a principios del año que viene.

Si este ensayo clínico demostrase que la técnica cura la DMAE, podría abrirse una nueva era en el terreno de la medicina, aunque los científicos se muestran cautos. Takahashi afirma que, aunque la terapia funcione, 
probablemente pasarán años hasta que pacientes con DMAE puedan recobrar la vista gracias a ella. 

Por otra parte, la cautela radica en que no se sabe cómo puede reaccionar el organismo a los trasplantes celulares, y se teme que éstos puedan producir una transformación maligna de las células, es decir, cáncer.

Este proyecto constituye la primera aplicación clínica de las células iPS, una terapia que saltó a la fama internacional en 2012, cuando el profesor Shinya Yamanaka, de la Universidad de Kyoto, descubrió el proceso de creación de células iPS.

El hallazgo le valió el Premio Nobel de Medicina y Fisiología ese mismo año, que compartió con John B. Gurdon, otro de los científicos clave en el desarrollo de estos conocimientos. 

Yamanaka y Gurdon han demostrado que las células especializadas (las del hígado, las de la piel, las de los ojos, etc.) pueden dar “marcha atrás” al reloj de su desarrollo en determinadas circunstancias ya que las alteraciones de su genoma durante su especialización no son irreversibles. 
Todo empezó en 1962, cuando Gurdon, en un experimento, reemplazó el núcleo celular inmaduro de una célula del óvulo de una rana por el núcleo de una célula intestinal madura.

Célula iPC humana - crédito: RIKEN

Este óvulo modificado se convirtió en un renacuajo normal. Gurdon observó, además, que el ADN de la célula madura todavía tenía toda la información necesaria para desarrollar las células de la rana. 

Pero no fue hasta 40 años más tarde cuando Shinya Yamanaka consolidó esta línea de investigación. En 2006, el investigador japonés demostró cómo las células intactas maduras en ratones podían ser reprogramadas para convertirlas en células madre inmaduras. 

Sorprendentemente, mediante la introducción de solo unos pocos genes, Yamanaka pudo reprogramar células maduras para convertirlas en células madre pluripotentes, es decir, células inmaduras capaces de convertirse en cualquier tipo de células en el cuerpo.

Fuente/Compilado de Tendencias 21 / Wikipedia

Glosario

iPS – “Induced Pluripotent Stem” – Células madre pluripotentes inducidas son un tipo de células madre con características pluropotenciales, o sea, capaces de generar la mayoría de los tejidos, derivadas artificialmente de una célula diana que originalmente no era pluripotencial.

DMAE – Degeneración Macular Asociada a la Edad – Es una enfermedad del ojo ocasionada por degeneración, daños o deterioro de la mácula.

La mácula es una capa amarillenta de tejido sensible a la luz que se encuentra en la parte posterior del ojo, en el centro de la retina. Esta área proporciona ña agudeza visual, que permite al ojo percibir los detalles finos y pequeños. Cuando la mácula no funciona correctamente, las áreas del centro del campo visual empiezan a perder nitidez, volviéndose turbias y borrosas. 

CREAN UN BASTÓN INTELIGENTE QUE AYUDA A LOS CIEGOS A DETECTAR OBSTÁCULOS

Imagen: Un ciego detecta una barra de metal gracias al bastón. Crédito: UMH

La Cátedra de Investigación en Retinosis Pigmentaria Bidons Egara y el grupo de Neuroingeniería Biomédica de la Universidad Miguel Hernández (UMH) de Elche, España, coordinados por el profesor Eduardo Fernández, han desarrollado un novedoso bastón electrónico para ayudar a la movilidad de los invidentes. El nuevo sistema emite un aviso que detecta objetos que supongan un peligro para la integridad de la persona, a través de un innovador sistema de vibración colocado en la muñeca.

Una de las claves del nuevo sistema es que puede ser específicamente ajustado para adaptarse a las características físicas de cada persona (altura, anchura de hombros, etc.). La detección de los objetos se realiza mediante un conjunto de sensores que se adaptan a un bastón blanco tradicional y mejoran su funcionalidad.

El bastón blanco es un instrumento que identifica a las personas con discapacidades visuales y les permite desplazarse de forma autónoma. Esta herramienta guía los pasos de los sujetos con problemas visuales y les facilita el rastreo y la detección de los obstáculos que se encuentran en su camino. Sin embargo, el bastón blanco tradicional sólo permite detectar obstáculos que se encuentran por debajo de la cintura de sus usuarios y los deja expuestos a objetos altos o suspendidos como, por ejemplo, ramas de árboles, extintores, retrovisores de camiones y autobuses, etc. El nuevo bastón, que ha sido desarrollado en estrecha colaboración con sujetos ciegos, sólo genera avisos ante obstáculos por encima de la cintura que representen un serio peligro y que sean imposibles de detectar mediante un bastón blanco tradicional.

Enlace al vídeo de presentación del bastón inteligente-Crédito UMH

Este bastón, que sólo pesa 130 gramos, incluye medidas de seguridad e incorpora un microcontrolador que permite ajustar la distancia de detección a las necesidades del usuario, en función de sus características físicas, velocidad de movimiento y de la densidad de ocupación de la vía, para adaptarse por ejemplo a calles o zonas con una gran densidad de personas, interior de edificios, espacios cerrados, etc. Además, incluye una batería recargable de alta capacidad (con autonomía para varios días) y es totalmente compatible con todos los bastones blancos que existen en la actualidad, lo que facilita una rápida familiarización del usuario con el tacto del bastón y, a la vez, permite una gran flexibilidad y adaptación a cada usuario.

El proyecto ha sido financiado por la Cátedra de Investigación en Retinosis Pigmentaria Bidons Egara de la UMH y ha contado con el asesoramiento y ayuda de la ONCE. La idea surgió de Antonio Alarcón, uno de los miembros de la Cátedra de Investigación Bidons Egara y ciego, y en su diseño y desarrollo han colaborado los profesores Eduardo Fernández, Carlos Pérez, José María Sabater, Nicolás García, José María Azorín, así como los ingenieros Manuel Bayonas y Juan Ramón Rubio.

Fuente/ Compilación:  Oficina de Comunicaciones de la Universidad Miguel Hernández de Elche / Declaraciones del catedrático de Biología Celular, Eduardo Fernández Jover/Tendencias 21

INGENIERÍA TISULAR ¿COMO CONSTRUIR UN CORAZÓN?

¿Cómo se hace un corazón humano? 

Con miles de personas que necesitan trasplantes de corazón, los investigadores están tratando de hacer crecer nuevos órganos.

Los científicos pueden convertir células madre en células del corazón, pero para llegar a organizarse en un corazón 3D requiere un andamio. 

En el Hospital General de Massachusetts en Boston, Harald Ott y su equipo están reutilizando el andamio que la naturaleza  ofrece; quitan todas las células vivas de corazones muertos, antes de llenar la matriz sobrante con células sanas nuevas.

En el vídeo que sigue, Brendan Maher muestra como se podría utilizar la técnica para desarrollar partes del corazón, como la raíz de la aorta.

Vídeo Nature  enlace.   

  

Doris Taylor, directora de la investigación en medicina regenerativa en el Instituto del Corazón de Texas en Houston, no toma como insulto que le llamen Doctora Frankenstein, lo siente  como un gran elogio que recibe por su trabajo de investigación. Dice que la comparación es acertada, por cuanto ella obtiene regularmente órganos tales como corazón y pulmones de personas recién fallecidas, con el propósito de intentar  traerlos a la vida de nuevo a partir de sus células.

En este momento, la Dra. Taylor está a la vanguardia de las investigaciones que buscan diseñar órganos humanos en forma completa, que permitan trasplantes sin riesgos de rechazo por el sistema inmune receptor. La estrategia que ofrece, en principio, es bastante simple; primeramente es  eliminar todas las células de un órgano muerto – que ni siquiera tiene que ser de un ser humano – a continuación, tomar la proteína andamio que ha quedado atrás y repoblar con células madre inmunologicamente emparejados al paciente que lo necesite. La escasez paralizante de órganos transplantables estaría resuelto. Pero en la práctica, sin embargo, el proceso está plagado de enormes desafíos.

Los investigadores han tenido cierto éxito en el cultivo y trasplante de órganos huecos, relativamente simples, tales como tráqueas y vejigas. Pero cada vez los órganos sólidos como el riñón y los pulmones significa conseguir docenas de tipo de células exactamente en la posición correcta y creciendo, al mismo tiempo, redes completas de vasos sanguíneos para que tengan vida. Los nuevos órganos deben ser estériles, capaz de crecer si el paciente es joven, y por lo menos, nominalmente, capaz de repararse a si mismas. Lo más importante es que tienen que trabajar, idealmente, para toda la vida.

El corazón es el tercer órgano más necesario después de los riñones y  el hígado; con una lista de alrededor 3.500 seres humanos en espera de un trasplante de alguno de estos órganos en los Estados Unidos, situación que plantea desafíos adicionales para los trasplantes y bioingeniería.

El corazón debe pulsar constantemente para bombear unos 7.000 litros de sangre por día, sin tener ninguna copia de seguridad; tiene cámaras y válvulas construidas a partir de varios tipos diferentes de células musculares especializadas llamadas cardiomiocitos. Los corazones  de donantes, son poco frecuentes, ya que ha menudo se encuentran dañados por enfermedades o esfuerzos de reanimación, por lo que un suministro constante de órganos  desarrollados mediante la bioingeniería, serían bienvenidos.

Crédito: Nik Spencer / Nature

La Dra.Taylor, quién dirigió algunas de las primeras experiencias exitosas para construir corazones de rata, se muestra optimista sobre éste último desafío en la ingeniería de tejidos. Ella ha comentado “Creo que es eminentemente factible, pero yo no creo que sea muy sencillo”. En cambio, algunos de sus compañeros son menos optimistas, El Dr. Paolo Macchiarini, cirujano torácico y científico del Instituto Karolinska de Estocolmo, que mediante la bioingeniería ha trasplantado tráqueas a varios pacientes, comenta que si bien la ingeniería  de tejidos podría convertirse en una rutina para la sustitución de las estructuras tubulares, como las tráqueas, arterias y esófagos, “no es seguro de que esto va a suceder con los órganos más complejos”. 

“Sin embargo, el esfuerzo puede valer la pena, incluso si fracasa”, dice el Dr. Alejandro Soto Gutiérrez, investigador y cirujano de la Universidad de Pittsburg, en Pennsylvania; “Además, de que el sueño de tener órganos para trasplante, hay muchas cosas que podemos aprender de estos sistemas”, dice – incluyendo una mejor comprensión básica de la organización de células en el corazón y las nuevas ideas acerca de cómo reparar una.

Las secciones siguientes, El Andamio, Las Células y  El Ritmo se encuentran en el trabajo

completo  que aparece en la Revista Nature News “Tissue Engineering: How to Guild a heart” 499 20–22  04.jul.2013

Enlaces a los temas relacionados con la investigación:

Tráquea Artificial implantada a un niño: “3D Printed Windpipe gives Infant Breath of Life”  http:/,/doi.org/m2q 

Científicos hacen crecer reemplazo vesical en laboratorio

Scientists grow bladder replacement in lab  http://doi.org /dw856h 

Riñones cultivados en Laboratorio trasplantados en ratas

Lab-grown kidneystransplanted into rats

Higado humano en miniatura desarrollado en ratones – “MiniatureHuman Liver Grown in mice”

Hígado Humano funcional y vascularizado a partir  de un trasplante de órgano con brote IPSC...

Vascularized and functional human liver from aniPSC-derived organ bud transplant

Fuente: Nature

"LA FÍSICA DEL CÁNCER"

Los físicos han hecho muchas contribuciones valiosas a través de los años para el tratamiento, diagnóstico y proyección de imagen del cáncer con rayos X, campos magnéticos, protones y otras partículas subatómicas. Pero este número especial de Physics World que se centra en un área incipiente de la investigación en la que los físicos - y otros científicos físicos - están trayendo una nueva perspectiva a nuestra comprensión del cáncer.

Ellos están tratando de examinar los parámetros físicos que controlan como las células cancerosas crecen, se desarrollan y se extienden por todo el cuerpo.

·                               *  Descubra por qué Paul Davies cree que el cáncer podría ser un antiguo programa genético con raíces en nuestro pasado multicelular.

·                         * A ver si pueden hacer las células cancerosas para actuar normalmente simplemente ajustando su polarización eléctrica.

·                                      *  Aprenda cómo la rotación podría desempeñar un papel en la toma de las células mamarias humanas se vuelven malignos.

·                                   *  Explora por qué la punta de un microscopio de fuerza atómica puede probar las propiedades mecánicas de las células cancerosas.

     Disfrute del Pensamiento Lateral de este mes, que contiene una reflexión conmovedora sobre por qué la investigación sobre el cáncer es tan importante.

     No olvide que si quiere leer Physics World cada mes, Ud., puede hacerlo a través de nuestra edición digital, que se puede acceder en línea o a través de nuestro Apple y aplicaciones de Android, simplemente por ser miembro del Instituto de Física.

 

Usted puede inscribirse en el Instituto de Física como IOPimember rápida y fácilmente en línea visitando el sitio web del Instituto .

IOPimember incluye una suscripción anual a digital de Physics World . Edición digital de este mes contiene una serie de vídeos de Physics World especiales sobre el uso de haces de protones para el tratamiento del cáncer.

Descargue la edición de julio de 2013, Physics World , que es un número especial dedicado a La Física del Cáncer.

Compilado de: Physics World Magazine: July 2013 Special issue

“EL UNIVERSO OCULTO” Un viaje en 3D Filmado en Chile

Una producción en 3D, “EL UNIVERSO OCULTO”,  fue estrenada en los cines IMAX en todo el mundo;  ha sido producida  por la Compañía Australiana December Media en asociación con Film Victoria, Swinburne University of Technology McGillvray Freeman Films ESO.

La producción en 3D se programó para su estreno internacional el pasado 28 de junio de 2013, en el Great Lakes Science Center en Cleveland,Ohio, EE.UU., y el 29 de junio se presentó en el Planetario Tycho Brahe en Copenhague, Dinamarca.

El rodaje de esta película, se logró utilizando los telescopios de última generación en timelapses de alta resolución, logrando mostrar fascinantes versiones en 3D de las estructuras celestes y una simulación de la evolución del Universo en 3D.

El espectador por primera vez podrá explorar las instalaciones más importantes de ESO, el VLT, ALMA todas ellas, ubicadas en Chile. 

La película fue dirigida por Russell Scott, quién grabó en escenarios naturales durante noviembre de 2012, en especial, los  del Desierto de Atacama donde se encuentran estos Observatorios de primera clase, “que hacen  sentir que son escenarios de otro planeta” comenta Scott. 

Fuente:ESO 01.julio.2013

La Nebulosa Eta Carina vista en una impresionante reconstrucción en 3D en la pelícura Universo Oculto; la imagen original fue tomada por el VLT [Very Large Telescope] – Crédito:ESO / T. Preibisch

Un vuelo en 3D sobre un paisaje, aún cuando es similar al terrestre, que pertenece al 

Planeta Marte. Es como lo vemos en la película Universo Oculto. Crédito:ASA/ JPL

 / University of Arizona / ESO

Fotograma de la Nebulosa de la Hélice, la cual se encuentra a 700 años luz de la Tierra, reconstruida en 3D para la película UNIVERSO OCULTO.

Crédito ESO / VISTA / J.Emerson.

Malcolm Ludgate, director de fotografía de la película Universo Oculto, grabando una secuencia en el Desierto de Atacama en Chile, que a veces nos recuerda un paisaje Marciano, para la película el Universo Oculto en 3D.

Crédito: Lisa Germany / ESO

Interior de una de las cúpulas del VLT [Very Large Telescope] como se ve en la película Universo Oculto estrenada en los cines IMAX.

Crédito Rusell Scott / ESO

EL RÍO "VLTAVA" Y SU POEMA SINFÓNICO "EL MOLDAVA" DE SMETANA

Enlace al vídeo aquí.

En la entrada del pasado 08 de junio,  hice referencia a la crecida de los ríos en Europa, los cuales han ocasionado fuerte destrucción. Entre los río de mas intensa crecida   se encuentran  ríos de Hungría , Eslovaquia, la República Checa, el Danubio en Austria y el río Moldava en Praga, este último desemboca en el río Elba en Sajonia.

Un río tan  tranquilo como el Moldava, inspiró  a Bedrich Smetana a componer un poema sinfónico dedicado a Vltava - nombre checo de El Moldava - entre el 20 de noviembre y 8 de diciembre de 1874, estrenándolo el 04 de abril de 1875.
Está compuesto en mi menor y su duración es de 12 minutos.  Describe el curso del Moldava, su nacimiento en dos pequeños manantiales, el Moldava frío y el Moldava caliente, su unión, el discurrir a través de bosques y pastizales, pasando cerca de castillos  palacios y ruinas para precipitarse en los rápidos de San Juan para después ensancharse y  fluir hacia Praga para desvanecerse  al desembocar en el río Elba.

Como un homenaje a la naturaleza, de que algo tan hermoso y tranquilo como es el curso del Moldava, y de muchos ríos a lo largo de nuestro planeta, en un momento se transforman en  torrentes que arrasa todo a su paso.
Les dejo el Poema Sinfónico de Smetana "El Moldava".
Fuente: Smetana /  Wikipedia /